JP2006012903A - Semiconductor device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子を高周波化することができる半導体素子の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor element that can increase the frequency of the semiconductor element.
半導体素子を高周波化するには、ゲート長を短縮し、遮断周波数を大きくすることが最も有効な手段である。しかし、現在のEB(electron beam)露光技術ではゲート長の短縮には限界があり、ゲート長が0.1μm程度のゲート電極の製造は困難である。 In order to increase the frequency of semiconductor elements, the most effective means is to shorten the gate length and increase the cutoff frequency. However, the current EB (electron beam) exposure technique has a limit in shortening the gate length, and it is difficult to manufacture a gate electrode having a gate length of about 0.1 μm.
そのため、従来のMESFET(Metal Semiconductor Field Effect Transistor)やHEMT(High Electron Mobility Transistor)では100GHzを越える高周波化は困難であった。 Therefore, conventional MESFET (Metal Semiconductor Field Effect Transistor) and HEMT (High Electron Mobility Transistor) have been difficult to increase the frequency beyond 100 GHz.
これに対し、ゲート電極を斜めに形成することでゲート長を短縮する方法が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。 On the other hand, a method of shortening the gate length by forming the gate electrode obliquely has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
しかし、従来の半導体素子の製造方法では、ゲート電極を斜めに形成するために製造工程が複雑になるという問題があった。 However, the conventional method of manufacturing a semiconductor device has a problem that the manufacturing process is complicated because the gate electrode is formed obliquely.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、簡単な方法によりゲート電極を斜めに傾け、ゲート長を短縮することができる半導体素子の製造方法を得るものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a method of manufacturing a semiconductor device that can tilt a gate electrode obliquely and shorten a gate length by a simple method. It is.
本発明に係る半導体素子の製造方法は、半導体基板上にゲート電極を形成する工程と、半導体基板上にゲート電極の一方の側面のみに接触するようにレジストを形成する工程と、レジストを収縮又は膨張させることによりゲート電極を傾ける工程とを有する。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。 A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a gate electrode on a semiconductor substrate, a step of forming a resist on the semiconductor substrate so as to contact only one side surface of the gate electrode, And inclining the gate electrode by expanding. Other features of the present invention will become apparent below.
本発明により、簡単な方法によりゲート電極を斜めに傾け、ゲート長を短縮することができる。また、これに伴って、遮断周波数を大きくすることができ、半導体素子を高周波化することができる。 According to the present invention, the gate length can be reduced by tilting the gate electrode by a simple method. Along with this, the cutoff frequency can be increased, and the semiconductor element can be increased in frequency.
実施の形態1.
本発明の実施の形態1に係る半導体素子の製造方法について図1〜図4を用いて説明する。
Embodiment 1 FIG.
A method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
まず、図1(a)に示すように、GaAs等からなる半導体基板11上に、SiN等からなる絶縁膜12を形成する。そして、EB又はフォトリソグラフィにより絶縁膜12に開口13を形成する。
First, as shown in FIG. 1A, an
次に、図1(b)に示すように、全面にAl等の金属膜14を形成して開口13を埋め込む。そして、図1(c)に示すように、フォトリソグラフィにより金属膜14をパターニングして、断面形状がΓ型のゲート電極15を形成する。その後、図1(d)に示すように、絶縁膜12は除去する。以上の工程により、半導体基板上にゲート電極を形成する。
Next, as shown in FIG. 1B, a
次に、図2(a)に示すように、半導体基板11上の全面にレジスト16を形成する。そして、露光及び現像工程により、図2(b)に示すように、ゲート電極15の一方の側面に接触する部分のみ残してレジスト16を除去する。以上の工程により、半導体基板上にゲート電極の一方の側面のみに接触するようにレジストを形成する。ただし、レジスト16として、熱処理又は化学処理により収縮又は膨張する材料を用いる。
Next, as shown in FIG. 2A, a
次に、熱処理又は化学処理により、図3に示すようにレジスト16を収縮させるか、又は、図4に示すようにレジスト16を膨張させることにより、ゲート電極15を傾ける。
Next, the
以上説明したように、簡単な方法によりゲート電極を斜めに傾け、ゲート長を短縮することができる。また、これに伴って、遮断周波数を大きくすることができ、半導体素子を高周波化することができる。 As described above, the gate length can be shortened by tilting the gate electrode by a simple method. Along with this, the cutoff frequency can be increased, and the semiconductor element can be increased in frequency.
上記の実施の形態1ではゲート電極の断面形状がΓ型の場合について説明したが、ゲート電極の断面形状はこれに限定されず、通常の矩形でも同様の効果を奏する。ただし、ゲート電極の断面形状がΓ型の場合は、ゲート電極の下方にレジストが入り込み、収縮又は膨張の力が入りやすく、より効果的である。 In the first embodiment described above, the case where the cross-sectional shape of the gate electrode is the Γ type has been described. However, the cross-sectional shape of the gate electrode is not limited to this, and the same effect can be obtained even with a normal rectangle. However, when the cross-sectional shape of the gate electrode is Γ type, the resist enters the lower part of the gate electrode, and the force of contraction or expansion is more easily applied, which is more effective.
実施の形態2.
実施の形態1ではゲート電極の断面形状がΓ型であった。これに対し、実施の形態2では図5に示すような断面形状がT型のゲート電極17を用いるか、又は、図6に示すような断面形状がY型のゲート電極18を用いる。このようにゲート電極の断面形状がT型又はY型の場合も、実施の形態1のようにΓ型の場合と同様に、ゲート電極の下方にレジストが入り込み、収縮又は膨張の力が入りやすい。従って、実施の形態2は、実施の形態1と同様の効果を奏する。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the cross-sectional shape of the gate electrode is Γ type. In contrast, the second embodiment uses a
実施の形態3.
実施の形態3では、半導体基板11上にドレイン電極19とソース電極20を設け、ゲート電極15をソース側へ傾ける。これにより、ゲート電極15の露光位置をソース側へずらさなくても、ドレイン電極19とゲート電極15の距離を長くすることができる。従って、ゲートドレイン間容量Cgdを減少させ、ゲートドレイン間耐圧Vgdoを増加させることができる。これにより、半導体素子を高周波化することができるだけでなく、半導体素子を高利得化及び高耐圧化することもできる。
Embodiment 3 FIG.
In the third embodiment, the
実施の形態4.
実施の形態4では、図8に示すように、ゲート電極15のレジストと接触させる側面が上になるように半導体基板11を傾けた状態でレジスト16を形成する。これにより、ゲート電極15の上に向けた側面に接触するようにレジスト16を塗布又は残留させ易くなる。
Embodiment 4 FIG.
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 8, the
特に、ゲート電極15の窪み部分を上方に向けることで、レジスト16を窪み部分のみに塗布又は残留させ易くなる。
In particular, by directing the recessed portion of the
実施の形態5.
実施の形態5では、図9に示すように、傾けたゲート電極15を覆うようにレジスト材21を塗布する。そして、このレジスト材21上にパッシベーション膜22を形成する。
Embodiment 5. FIG.
In the fifth embodiment, as shown in FIG. 9, a
これにより、傾けたゲート電極の付着強度を向上することができる。また、レジスト材を塗布したことでパッシベーション膜を均一に形成することができる。これによりカバレッジが良くなるため、外界からのデガスや水分によるダメージを受けにくく、耐湿性及び信頼性を向上させることができる。 Thereby, the adhesion strength of the inclined gate electrode can be improved. Further, the passivation film can be uniformly formed by applying the resist material. As a result, the coverage is improved, so that it is difficult to be damaged by degas and moisture from the outside, and the moisture resistance and reliability can be improved.
なお、このレジスト材とパッシベーション膜の構造は、傾きゲート電極以外の通常のゲート電極の半導体素子にも適用することができる。 Note that the structure of the resist material and the passivation film can be applied to a semiconductor element having a normal gate electrode other than the tilted gate electrode.
実施の形態6.
実施の形態6では、図10に示すように、デュアルゲート23,24の間にレジスト16を形成し、レジスト16を膨張させることでデュアルゲート23,24を外側に傾ける。または、図11に示すように、デュアルゲート23,24の外側にそれぞれレジスト16を形成し、レジスト16を収縮させることでデュアルゲート23,24を外側に傾ける。
Embodiment 6 FIG.
In the sixth embodiment, as shown in FIG. 10, a
このように本発明をデュアルゲートに適用した場合でも同様の効果を奏する。また、デュアルゲートを採用することで使用可能なドレイン電流が増加するため、デバイスの高利得化を実現することができる。 Thus, even when the present invention is applied to a dual gate, the same effect can be obtained. Moreover, since the drain current which can be used increases by employ | adopting a dual gate, the high gain of a device is realizable.
実施の形態7.
上記の実施の形態1〜6はレジストの収縮又は膨張によりゲート電極を傾けるものであった。これに対し、実施の形態7は、図12に示すように、半導体基板11上に形成された2つの配線25,26の間にレジスト16を設けている。これにより、レジスト16の収縮又は膨張により配線25,26間の容量を調整することができる。なお、2つの配線の代わりに2つの抵抗線の間にレジストを形成してもよい。
Embodiment 7 FIG.
In the first to sixth embodiments described above, the gate electrode is inclined by the contraction or expansion of the resist. On the other hand, in the seventh embodiment, a resist 16 is provided between two
11 半導体基板
15,17,18 ゲート電極
16 レジスト
19 ドレイン電極
20 ソース電極
21 レジスト材
22 パッシベーション膜
23,24 デュアルゲート
25,26 配線
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記半導体基板上に前記ゲート電極の一方の側面のみに接触するようにレジストを形成する工程と、
前記レジストを収縮又は膨張させることにより前記ゲート電極を傾ける工程とを有することを特徴とする半導体素子の製造方法。 Forming a gate electrode on the semiconductor substrate;
Forming a resist on the semiconductor substrate so as to contact only one side surface of the gate electrode;
And a step of tilting the gate electrode by contracting or expanding the resist.
前記レジスト材上にパッシベーション膜を形成する工程とを有することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の半導体素子の製造方法。 Applying a resist material to cover the inclined gate electrode;
5. The method of manufacturing a semiconductor element according to claim 1, further comprising: forming a passivation film on the resist material.
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